Моделирование процесса непрерывного смешивания в центробежных аппаратах на основе кинетических моделей

• Автор: Белоусов, Григорий Николаевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Введение и постановка задач исследовании

Глава I. Методы теоретического описания и способы реализации процесса смешивании сыпучих материалов (обзор литературы)

1.1. Общие представления о процессе смешивания

1.2. Основные направления математического моделирования процесса смешивания сыпучих материалов

1.3. Состояние и перспективы развития современного смесительного оборудования

1.4. Интенсификация процессов смешивания в СНД

Выводы по главе и постановка задач исследования

Глава II. Теоретическое исследование процесса смешивании сыпучих

материалов в центробежных СНД

2.1. Энтропия как мера неопределенности состава смсси сыпучих материалов

2.2. Энтропийный критерий качества смесей сыпучих материалов

2.3. Метод математического моделирования процесса смешивания
2.4. Определение режима движения сыпучего материала в рабочем

объеме аппарата
2.5. Математическое моделирование процесса смешивания в трехконусном центробежном СНД
2.5.1. Моделирование процесса смешивания
в базовой конструкции
2.5.2. Моделирование процесса смешивания в конструкции с рециклообразующим устройством
2.6. Совместное влияние нескольких параметров смесительного агрегата на качество смеси
2.7. Относительная эффективность смешивания
Выводы по главе II

Глава III. Аппаратурное и методологическое обеспечение
экспериментально-исследовательских работ
3.1. Описание лабораторно-исследовательского стенда
3.2. Описание новых конструкции СНД центробежного типа
3.2.1. Центробежный СНД для получения композиций
с добавками жидкости ,... .. ,
3.2.2. Центробежный СИД с осевым нагнетателем
3.3. Использованные в исследованиях сыпучие материалы
3.4. Методика определения показателя качества смешивания
Выводы но главе III
Глава IV. Сопоставление результатов исследований
4.1. Идентификация параметров математической модели трехконусного центробежного СНД
4.1.1. Базовой конструкции
4.1.2. Конструкции с отражателем в виде
объемной спирали Архимеда
4.2. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных
4.2.1. Совместное влияние режимных параметров дозатора и СНД на качество получаемой смеси
4.2.2. Влияние положения отражателя на качество
получаемой смеси
4.3. Алгоритм моделирования процесса смешивания
в центробежных СНД
Выводы по главе IV
Основные результаты работы и выводы
Литература
Приложение

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИСЛЕДОВАНИЯ
Актуальность проблемы. Сегодня во многих отраслях промышленности (пищевой, химической, фармацевтической, стекольной, строительной, сельском хозяйстве и др.) возникает необходимость приготовления сложных многокомпонентных смесей сыпучих материалов (СМ) с высокой степенью однородности по объему и большой разницей в массовых долях исходных компонентов. В частности, в пищевых отраслях расширяется ассортимент сухих композиций (витаминизированные смеси, сухие шйштки и т. д.). В сложившихся условиях растут требования к технике и технологии их изготовления в промышленных масштабах. Разработка новых способов смешивания и аппаратов для их осуществления напрямую связаны с теоретическими исследованиями, в частности с математическим моделированием технологических процессов, проводимых во вновь разрабатываемых смесителях. Важность таких изысканий растет с каждым годом. Эго обусловлено тем, что математические модели описывают явления в целом классе аппаратов и при экспериментальной идентификации их параметров возможно прогнозирование характеристик процесса, что в итоге сокращает продолжительность дорогостоящих экспериментальноисследовательских работ.
Одним из перспективных найравлений в технике и технологии является переработка СМ, в частности их смешивание, по непрерывной схеме — посредством подачи компонентов в смеситель непрерывного действия (СНД) дозаторами-питателями объемного типа. Для этого необходима разработка принципиально новых конструкций смесителей, способных удовлетворять требованиям технологии. В них должны быть решены следующие технические задачи: подавление случайных и регулярных «неравномерностей» подачи материала в смеситель, обеспечение интенсивного перераспределения частиц смешиваемых компонентов. Для этого необходимо осуществлять процесс смешивания в тонких или разреженных слоях с организацией направленного движения материала. Реализация такого движения потоков СМ возможна, например, в рабочем объеме механических СНД центробежного типа [4-11, 18, 19]. Данный класс
смешиваемых материалов позволяют перерабатывать большие объемы с весьма низкими энергетическими затратами, при сравнительно простом конструкционном оформлении.
5. Совмещение нескольких способов силового воздействия на СМ в одном аппарате, то есть создание СНД комбинированного действия, либо разработка СЫД принципиально нового действия [53], то есть не гравитационного, механического, вибрационного, пневматического способа смешивания [20, 21].
6. Совмещение процесса смеширания с другими технологическими операциями, например, с диспергированием и сушкой [22]. Это может ускорять совмещаемые процессы [49], но не всегда приемлемо, например, при получении композиций СМ с добавками жидкости.
Опираясь на сказанное можно наметить основные направления развития СНД, на которых должны быть сосредоточены главные усилия исследователей и изобретателей:
• Повышение целевой и технико-экономической эффективности СНД. Здесь понимается ряд задач: увеличение качества приготавливаемых смесей, снижение удельных энергозатрат, уменьшение материалоемкости аппаратов, повышение производительности.
• Расширение технологических »возможностей и улучшение эксплуатационных показателей СНД. Что включает: повышение универсальности, увеличение показателей надежности.
Выводы по главе I и постановка задач исследовании
Подводя итог сказанному можно сделать следующие выводы:
. 1. Среди существующих способов получения смесей СМ наиболее предпочтительным, в современных условиях, является непрерывный поточный способ, который реализуется в СНД. Смесители такого типа в качестве составного звена входят в непрерывные поточные технологические линии, которые обладают достаточно большой производительностью и могут быть полностью автоматизированы. Но совместным звеном с СНД в такой линии являются питатели-